|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Еталонні сигнали частоти та часу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор У різних галузях економіки, зокрема в електрозв'язку, існує широке коло споживачів, що вимагають "прив'язки" (синхронізації) шкал часу з точністю від часток секунди до тисячних часток мікросекунди, синхронізації частот генераторів, засобів вимірювань часу та частоти з похибкою від 10 до 10' 13. Керує системою передачі відповідних сигналів Державна служба часу та частоти Росії, науковим центром якої є Інститут метрології часу та простору, розташований у п. Менделєєво Московської обл. У статті описуються еталонні сигнали часу та частоти, що передаються різними каналами електрозв'язку, розповідається, якими технічними засобами це здійснюється і як вони використовуються для синхронізації шкал часу та частот генераторів. Еталонні сигнали частоти та часу (ЕСЧВ) широко застосовують у різних структурах телекомунікацій. Так, при частотному ущільненні каналів зв'язку передача повідомлень ведеться на одній бічній смузі частот спектра амплітудно-модульованого сигналу з придушенням несучої. Її незалежне відновлення на приймальному кінці лінії вимагає, щоб частоти генераторів були синхронізовані з похибкою не гірше 10-9. Тимчасове ущільнення зазвичай використовується при передачі повідомлень методом імпульсно-кодової модуляції і дозволяє збільшити інформаційну ємність лінії зв'язку в десятки разів. Для запобігання втрат інформації в таких системах потрібна точна прив'язка часу тактового сигналу, що генерується на приймальній станції, щодо імпульсної послідовності, що приймається. Для ефективної роботи високошвидкісних систем далекого цифрового зв'язку необхідно, щоб частоти генераторів, що задають, в територіальних вузлах зв'язку підтримувалися з точністю 10 -11. У телебаченні якісне виконання режисерського монтажу та мікшування залежить від забезпечення синхронності та синфазності сигналів від студійних та позастудійних джерел. Щоб підвищити якість телевізійного зображення, потрібне формування високостабільних сигналів централізованої синхронізації, опорних сигналів піднесених кольорів, підтримка високої стабільності частоти збудників ТБ передавачів. Один із можливих напрямів використання ЕСЧВ - синхронізація таймерів окремих комп'ютерів та комп'ютерних мереж. Тут наведено лише кілька прикладів напрямків, де необхідне застосування еталонних сигналів частоти та часу. Вони, зокрема, дуже важливі для безпеки роботи транспорту, особливо авіаційного. Промисловість випускає широкий асортимент засобів вимірювань часу та частоти різної точності – від побутових реле часу та годинника до квантових стандартів частоти. Налаштування цих засобів у процесі виробництва, проведення контрольних вимірів та оцінка їх метрологічних характеристик вимагають використання еталонних засобів, у тому числі ЕСЧВ, що передаються різними каналами зв'язку. В даний час єдність вимірювань часу і частоти в усьому світі забезпечується в основному за допомогою ЕСЧВ, що передаються через різні засоби інформації, що включають радіостанції, що працюють в діапазонах СДВ, ДВ і KB, - як спеціалізовані, призначені тільки для передачі еталонних сигналів, так та іншого призначення (радіонавігаційні, зв'язкові, звукового мовлення, телевізійні), що передають ЕСЧВ на вторинній основі, а також глобальні навігаційні супутникові системи ГЛОНАСС (Росія) та GPS (США). Для багатьох споживачів, у тому числі й радіоаматорів, можуть становити інтерес сигнали перевірки часу - СПВ ("6 точок"), що передаються через мережу звукового мовлення, а також передачі ЕСЧВ через спеціалізовану ДВ радіостанцію РБУ Державної служби часу та частоти Росії, що працює з потужністю випромінювання 10 кВт на частоті 66,(6) кГц, і за першою програмою телебачення, що містять кодовану інформацію про поточні значення часу. Надані через мережу звукового мовлення СПВ несуть підвищену інформативність за рахунок повідомлень про годину доби. Ці сигнали призначені для перевірки показань та автоматичної синхронізації годинника технічного та побутового призначення. Вони є групою із шести радіоімпульсів із частотою заповнень 1000 Гц. Перші п'ять імпульсів мають тривалість 100 мс кожен. Тривалість шостого імпульсу змінюється залежно від значення години доби московського часу від 100 до 560 мс через 20 мс відповідно до виразу т=( 100+20h) мс, де h - поточне значення години. Початок шостого імпульсу відповідає початку години. У другому, третьому, четвертому та п'ятому радіоімпульсах СПВ додатково можуть передаватися сигнали у вигляді синусоїдальних коливань з рівнем на 21 дБ нижче максимального рівня СПВ, призначені для автоматичного контролю каналів та трактів звукового мовлення. Похибка СПВ за часом не перевищує 0,3 с при прийомі їх на європейській частині Росії та 0,5 с - на решті країни. Радіостанція РБУ передачі часу і частоти, і навіть кодованої інформації використовує сигнали типу DXXXW (рис. 1).
Ці сигнали є несучими коливаннями синусоїдальної форми з частотою 66,(6) кГц, що перериваються протягом кожних 100 мс на 5 мс. Через кожні 10 мс після переривання несучі коливання протягом 80 мс піддаються вузькосмугової фазової модуляції синусоїдальними сигналами з піднесучими частотами 100 або 312,5 Гц та індексом модуляції 0,698. Фазова модуляція сигналу здійснюється цифровим способом і таким чином, що середнє значення фази фазомодулированного сигналу дорівнює фазі несучих коливань без модуляції. Сигнали з частотою 312,5 Гц, що піднесе, використовуються для маркування секундних і хвилинних міток, а також для маркування одиниць у двійково-десятковому коді при передачі інформації про шкали часу в першому і другому 100 мс інтервалах, що відраховується від секундної мітки (див. нижче). Сигнали з частотою 100 Гц, що піднесе, використовуються для маркування нулів у двійково-десятковому коді при передачі інформації та заповнення всіх 80 мс інтервалів, вільних від передачі будь-якої інформації. Еталонними сигналами частоти (ЕСЧ) є несучі коливання випромінюваного сигналу, середньодобове значення частоти яких узгоджується з розміром одиниці частоти, що відтворюється Державним еталоном часу та частоти з похибкою не більше 2 х 10-12. Як видно з малюнка, огинаюча сигналу являє собою врізання тривалістю 5 мс, що йдуть з частотою 10 Гц. Ці врізання є еталонними сигналами часу (ЕСВ). Характерні точки ЕСВ радіостанції РБУ, якими є точки перегину зростаючих фронтів урізок, узгоджуються з координованою шкалою атомного часу Росії UTS(SU) з похибкою, що не перевищує 10 мкс. При цьому секундною міткою в сигналі є та врізка, якій передує інтервал тривалістю 80 мс, маркований піднесучою 312,5 Гц (рис. 1). Хвилинні мітки ідентифікуються додатковим маркуванням піднесе 312,5 Гц двох 80 мс інтервалів, що передують секундному маркеру Інформаційна структура сигналу представлена на рис. 2.
Тимчасовий код, що передається у складі ЕСЧВ, побудований на базі двох типів кодів: позиційно-одиничного - для передачі значень різниці шкал всесвітнього та всесвітнього координованого часу UT1-UTC та двійковедесятичного з перевіркою на парність - для передачі іншої інформації. Елементи коду передаються кожну секунду за допомогою модуляції несучих коливань у першому та другому 100 мс інтервалах, що відраховуються від секундної мітки. Повний формат тимчасового коду містить 120 елементів (60 елементів у першому інтервалі 100 мс і 60 елементів у другому) і передається з циклом 1 хв. Початок хвилинного циклу (хвилинна мітка) ідентифікується додатковим маркуванням восьмого та дев'ятого 100 мс інтервалів. Формат тимчасового коду та зміст інформації, що передається, представлені графічно на рис. 3.
Інформація про поточні значення часу доби представлена в годинах (h) та хвилинах (m), що передаються в шкалі московського часу з поправкою UT щодо всесвітнього часу, що дорівнює 3 годинам у період дії "зимового" часу і 4 години - в період дії "літнього" часу. Інформація про календарні дати включає: значення року поточного століття (Y), значення місяця поточного року (М), значення дня місяця (dm) та значення порядкового номера дня тижня (dm). Інформація про дату за юліанським календарем включає вкорочену дату (TJD), що представляє собою чотири молодші розряди числового значення модифікованої юліанської дати (юліанська дата - це кількість діб, що безперервно відраховується від 12 годин всесвітнього часу 1 січня 4713 до н.е.). ЕСЧВ, випромінювані радіостанцією РБУ, забезпечують звірення високостабільних генераторів (квантових стандартів частоти, кварцових генераторів) на відстанях до 3000 км. 1...50 мс залежно від умов прийому ЕСЧВ і використовуваної приймально-комларуючої апаратури. Для забезпечення більш точних вимірювань часу та частоти використовуються ЕСЧВ, що передаються наземними та супутниковими каналами телебачення у складі телевізійних сигналів. ЕСЧВ містять ЕСЧ, ЕСВ та кодові сигнали поточних значень часу. Ці сигнали передаються у шостому рядку кожного непарного поля. Форма сигналів та їх розташування у шостому рядку показані на рис. 4.
Розмах сигналів становить G,35±0,05 від розмаху повного відеосигналу. Шостий рядок поділено на три інтервали, і в кожному передається свій вигляд сигналів. Для передачі ЕСЧ використовується I інтервал тривалістю 15 мкс. ЕСЧ передаються у вигляді пакетів, що складаються з 15 періодів коливань із частотою 1 МГц, які в пакеті завжди починаються з позитивної напівхвилі. Відносна добова похибка ЕСЧ у Москві не перевищує 2 · 10-12. Для передачі ЕСВ призначений II інтервал тривалістю 12 мкс. Інформацію про шкалу часу несе характерна точка, що відповідає середині фронту ЕСВ. тимчасове положення якої узгоджується зі шкалою UTC(SU) з похибкою трохи більше 0,5 мкс. Частота повторення ЕСВ - 1 Гц, тривалість зростаючого фронту -20 нс. Для передачі кодованої інформації про поточні значення часу - ТЗВ (год, хв, с) призначений III інтервал тривалістю 15 мкс. Інформація про ТЗВ передається за допомогою двійково-десяткового коду (рис. 5) протягом 24 кадрів (повний цикл – 25 кадрів за 1 с) за допомогою радіоімпульсів різної частоти. Частота сигналу, відповідного балка. 1 коду, що дорівнює 1,66 МГц, лог. 0 відповідає частота 2,5 МГц, а як маркер сигналу кінця циклу використовується радіоімпульс з частотою 1 МГц в 25-му кадрі. Для підвищення завадостійкості код ТЗВ введено перевірочні розряди на парність Рс, Рмин і Рч. Код ТЗВ передається з циклом 1 безперервно протягом усього часу передач.
Центральний пункт формування та введення ЕСЧВ у шостий рядок телевізійних сигналів першого каналу ГРТ та його дублів, що передаються супутниковими каналами "Орбіта 2, 3, 4", знаходиться на технічному телевізійному центрі (Москва, Останкіно). Залежно від використовуваних методів та засобів похибка синхронізації годинника від телевізійних ЕСЧВ становить від 0,02 до 10 мкс, похибка звірень за частотою - (1...10)х10-12 за добу. Для інформування споживачів ЕСЧВ Державною службою часу та частоти Росії (ДСВЧ) випускається та розсилається на запит ряд спеціальних бюлетенів. Як видно з вищевикладеного, ЕСЧВ того чи іншого типу, що містять кодовану інформацію про час і дату, доступні практично на всій території Росії. Це відкриває перед споживачами широке поле діяльності у розробці побутових радіогодин, а також пристроїв, що дозволяють здійснити годинофікацію підприємств та міст, синхронізацію таймерів комп'ютерних мереж, автоматизацію вимірювань із високою точністю та надійністю. Це особливо актуально, оскільки промисловість нині випускає дуже невеликий спектр апаратури, використовує ЕСЧВ, а потреба у ній велика. Промисловість освоїла випуск двох типів електронного годинника, в якому поточні значення часу коригуються за СПВ "6 точок", що передаються мережами проводового мовлення (радіотрансляції), і радіостанціями радіомовних програм "Маяк" і "Радіо-1": 1 - приймач сигналів перевірки часу (ПСПВ-1); 2 - вимірювач поточних значень часу та частоти електромережі (ІВЧ-1). Приймач ПСПВ-1 виконаний у вигляді плати, що вставляється у вільний слот персонального комп'ютера PC/AT. і застосовується для синхронізації або "тимчасової прив'язки" таймерів комп'ютерів та реєстрації в ньому часу та дати тієї чи іншої події. ПСПВ-1 розрахований на прийом сигналів УКХ радіостанцій, зберігання та видачу інформації про поточні значення часу доби (год, хв, с) та дату (рік, місяць, день), виділення СПВ, автоматичну корекцію (установку) ТЗВ, виведення інформації про час та дату від таймера приймача на монітор та на шину персонального комп'ютера ISA, введення інформації про час та дату від таймера приймача до системного таймера комп'ютера (ручний або автоматичний за СПВ "6 точок"), виведення на екран монітора інформації про час на таймері приймача та системного таймера комп'ютера та різниці між ними. Похибка встановлення часу у таймері комп'ютера щодо середини фронту шостого сигналу СПВ "6 точок" при корекції не перевищує 0,1 с. Вимірювач ІВЧ-1 виконаний у вигляді мікропроцесорного модуля і призначений для вимірювання (зберігання) та видачі інформації про поточні значення часу, дату і частоту промислової електромережі з подальшою передачею даних вимірювання через порт RS-232 в персональний комп'ютер. Цей прилад забезпечує вимірювання частоти електромережі, встановлення, зберігання, індикацію на табло та видачу інформації про поточні значення часу доби (год, хв, с) та дату (рік. місяць, день), виділення СПВ, автоматичну корекцію поточних значень часу доби в таймері ІВЧ-1. виведення інформації про час, дату та частоту мережі через порт RS-232. В ІВЧ-1 індикуються справність ланцюгів живлення, аварійна ситуація, правильність прийому СПВ. Похибка зберігання часу при щогодинні корекції по СПВ - ±20 мс, за відсутності корекції - ±2 с/добу. Промисловістю випускається також синхронометр ЧК7-50, призначений для синхронізації або "тимчасової прив'язки" шкал часу, визначення поточних значень часу доби (год, хв. с) і дати (рік. місяць, день), фіксації моментів здійснення подій за еталонними сигналами частоти і часу, що передається радіостанцією РБУ, передачі інформації через інтерфейс IEC 625. СИНХРОНОМЕТР ЧК7-50 може використовуватись у метрології, астрономії, геофізиці, енергетиці тощо. д. Похибка автоматичної синхронізації шкали часу – не більше 20 мкс. чутливість приймача – не гірше 2 мкВ. Автори: В.Борисочкін, С.Каган, Г.Черенков, п.Менделєєва Московської обл.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Зовнішні накопичувачі Transcend StoreJet 35T3 8 Тбайт ▪ Захищений учнівський планшет Panasonic E3 ▪ Нейроморфні чіпи для штучного інтелекту ▪ Інтерактивні дошки у московських школах
▪ розділ сайту Поради радіоаматорам. Добірка статей ▪ стаття Жан Боден. Знамениті афоризми ▪ стаття Електромеханік КВП та А. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Регулятор потужності на мікросхемі КР1182ПМ1 Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Фотоапарат з діркою. Фізичний експеримент
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page